IPv6與IPv4的區別 網信辦等三部推進IPv6規模部署

摘要：今年4月份中央網信辦、國家發展改革委、工業和資訊化部聯合印發《深入推進IPv6規模部署和應用2022年工作安排》，加快IPV6規模部署。到底什麼是IPv6？IPv6與IPv4的區別是什麼？

近日，各個網站、APP的負責人表示，已接到了網信辦通知需要對網站或APP升級，接入IPv6網路。在今年4月份中央網信辦、國家發展改革委、工業和資訊化部聯合印發《深入推進IPv6規模部署和應用2022年工作安排》，並明確表示2022工作目標：到2022年末，IPv6活躍使用者數達到7億，物聯網IPv6連線數達到1.8億，固定網路IPv6流量佔比達到13%，行動網路IPv6流量佔比達到45%。

可能有些小夥伴只知IPv4不知道IPv6，到底什麼是IPv6？IPv6與IPv4的區別是什麼呢？

隨著Internet突飛猛進的發展，IP網路的規模越來越大，接入的主機數量成指數增加，並且越來越多的其他裝置如手機、Ipad、電視、電冰箱、智慧汽車等都會連線到網際網路，這時就需要大量的IP地址及高質量的網際網路服務。

IPv4是網際網路協議的第四版，也是第一個被廣泛使用，構成現今網際網路技術的基石的協議。但是IPv4資源有限，從理論上講，編址 1600 萬個網路、40 億臺主機。但採用 A、B、C 三類編址方式後，可用的網路地址和主機地址的數目大打折扣，全量的IPv4也只有43億以至 IPv4地址已經枯竭。

現如今IPv4已經不能滿足需求網際網路的需求，所以IETF（網際網路工程任務組）在IPv4基礎上定義了下—代 Internet協議，IPv6應運而生。

IPv6 是IETF設計的用於替代IPv4 的下一代IP協議。使用IPv6，可以極大地增加可用IP地址的數量，徹底解決了IP地址資源枯竭的問題。

IPv4的困境

IPv4地址在全球網際網路發展中起到了關鍵的作用 ,但已經不能滿足現有網路快速發展的需要,出現了許多的弊端。

Internet起源於1968年開始研究的ARPANET ,當時的研究者們為了給ARPANET建立一個標準的網路通訊協議而開發了IP協議。

IP協議開發者將32位IP地址分成了三類:A類用於大型企業B類用於中型企業C類用於小型企業。A類、B類、C類地址可以標識的網路個數分別是128、16384、2097152 ,每個網路可容納的主機個數分別是16777216、65536、256。

雖然對IP地址進行分類,大大增加了網路個數,但新的問題又出現了。由於一個C類網路僅能容納256個主機,而個人計算機的普及使得許多企業網路中的主機個數都超出了256，因此儘管這些企業的上網主機可能遠遠沒有達到B類地址的最大主機容65536 ,但不得不為它們分配B類地址。這種情況的大量存在，一方面造成了IP地址資源的極大浪費另一方面導致B類地址面臨著即將被分配殆盡的危險。

IPv6與IPv4的區別

1. IPv6 與 IPv4 的地址語法區別

lPv4使用32位地址,通常被寫作點分十進位制的形式,即每8位分成一段,每個8位的段用十進位制表示,中間用點分隔。例如: 192.168.1.1

IPv6使用128位地址,採用冒號十六進位制的表示方法,即每16位分成一段,每個16位的段用十六進位制表示,中間用冒號分隔。例如: 2001:0012:0000:0000:02AA:0987:FE29:9871。

為了進一步精簡IPv6地址,當冒號十六進位制格式中出現連續幾段數值0的位段時,這些段可以壓縮為雙冒號的表示形式。例如上面的地址還可以進―步精簡表示為:2001:12::2AA:987: FE29:9871

2. IPv6與IPv4的技術區別

( 1 )IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32位,最大地址個數為232，而IPv6中IP地址的長度為128位,即最大地址個數為2128,與32位地址空間相比其地址空間增加了2128-232個。所以說IPv6擁有的是龐大到幾乎取之不盡的地址資源，可以為每一臺裝置分配一個固定的地址。

如果推廣IPv6,所有的家庭電腦和家用裝置都將擁有固定的IP地址。這將徹底改變目前動態分配地址﹑用網路地址轉換技術轉換公網私網地址的局面。

( 2) IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類Aggregation的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄Entry表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發資料包的速度。

( 3 ) IPv6增加了增強的組播Multicast支援以及對流的支援（Flow Control )。這使得網路上的多媒體應用有了長足發展的機會，為服務質量QoS控制提供了良好的網路平臺。

( 4）IPv6加入了對自動配置 Auto Configuration的支援。這是對DHCP協議的改進和擴充套件,使得網路的管理更加方便和快捷。

( 5 ) IPv6具有更高的安全性。現行的IPv4網路在資料傳輸過程中,預設是明文傳輸的,這就帶來了很大的安全隱患。IPv6協議預設採用加密傳輸，在使用IPv6網路中使用者可以對網路層的資料進行加密並對IP報文進行校驗。在IPv6中的加密與鑑別選項提供了分組的保密性與完整性。極大的增強了網路的安全性。

( 6）允許擴充。如果新的技術或應用需要時，IPv6允許協議進行擴充。

(7）更好的頭部格式。IPv6使用新的頭部格式其選項與基本頭部分開如果需要,可將選項插入到基本頭部與上層資料之間。這就簡化和加速了路由選擇過程因為大多數的選項不需要由路由選擇。

總結下來就是IPv6數量多、適用空間大、安全性強、更新方便、速度更快，可以說是百利而無一害。

那麼在IPv4和IPv6共存的情況下，怎樣實現IPv4與IPv6的互聯互通？

1.雙棧策略

雙棧策略是指在網元中同時具有IPv4和IPv6兩個協議棧，它既可以接收、處理、收發IPv4的分組,也可以接收、處理、收發IPv6的分組。

對於主機終端來講，“雙棧"是指其可以根據需要來對業務產生的資料進行IPv4封裝或者IPv6封裝；對於路由器來講，“雙棧"是指在一個路由器裝置中維護IPv6和IPv4兩套路由協議棧,使得路由器既能與IPv4主機也能與IPv6主機通訊,分別支援獨立的IPv6和IPv4路由協議，IPv4和IPv6路由資訊按照各自的路由協議進行計算維護不同的路由表。

IPv6資料包按照IPv6路由協議得到的路由錶轉發，IPv4資料包按照IPv4路由協議得到的路由錶轉發。

2.隧道策略

隧道策略是IPv4/IPVv6綜合組網技術中經常使用到的一種機制,所謂“隧道”,，簡單地講就是利用一種協議來傳輸另一種協議的資料技術,隧道包括隧道入口和隧道出口隧道終點)這些隧道端點通常都是雙棧節點。

在隧道入口以一種協議的形式來對另外一種協議資料進行封裝,併傳送。在隧道出口對接收到的協議資料解封裝,並做相應的處理。在隧道的入口通常要維護一些與隧道相關的資訊如記錄隧道MTU等引數。在隧道的出口通常出於安全性的考慮要對封裝的資料進行過濾以防止來自外部的惡意攻擊。

IPV6隧道技術

結語：

IPv6作為替代IPv4的新一代IP協議，可以滿足5G、物聯網、工業網際網路的海量地址分配需求，是萬物互聯必須的技術，是新基建的資訊基礎設施 。

經過十多年的不斷髮展，截至2021年我國IPv6地址資源儲備已經位居世界第一；IPv6活躍使用者數達5.51億，佔我國全部網民數的54.52%,我國在IPv6的規模部署上見到了明顯成效。

在我國“十四五”規劃中，到2025年要全面建成領先的IPv6技術、產業、設施、應用和安全體系，中國IPv6網路規模、使用者規模、流量規模位居世界第一。為了實現我國IPv6的全面落地，各部門也開始加快了IPv6規模部署，相信在不久的將來萬物互聯終將實現！